聚焦海洋变 酸 挽救海洋生物的家
那颜
2003年，英国著名杂志《自然》上第一次出现了“海洋酸化”一词。
2011年，《中国海洋环境质量公报》中指出，我国海域海水最低pH值已降至7.8，比正常海水pH值（约为8.1）低了0.3个单位。
2012年3月，美国《科学》杂志上发表报告称，受人类排放温室气体的影响，地球正经历过去3亿年来速度最快的海洋酸化过程，众多海洋生物因此面临生存威胁。
海洋酸化是指人类活动所排放到大气中的二氧化碳被海洋稳定吸收，从而导致海水pH值持续下降的现象。在正常情况下，海洋表层水的pH值约为8.1，呈弱碱性。海水的弱碱性有利于海洋生物利用碳酸钙形成坚硬的外壳或骨骼。
当大气中过量的二氧化碳进入海洋时，海水就会出现酸化现象。在过去的200年里，海洋吸收了全球大约50%的二氧化碳。这些二氧化碳使海水表层pH值降低了0.1。不管我们乐意不乐意，伴随着人类社会的发展，海洋酸化正以我们无法估计的速度加剧。科学家预计，到2100年海水表层pH值将下降到7.8，海水酸性将比1800年高150%左右。
二氧化碳进入海洋后，两者结合生成碳酸。碳酸会与碳酸钙发生反应，生成溶于水的碳酸氢钙。碳酸钙是许多海洋生物构建外壳和骨骼的主要物质。当海水变酸后，人们不禁担优：海洋生物的外壳和骨骼还能像原来那样坚固吗？在海洋酸化的危机前，海洋生物是否有应对之策？
英国南极考察队在南大洋乔治岛附近发现，翼足类海蜗牛的外壳似乎因为海水酸化1而出现了溶解现象。而后在电子显微镜下的观察，也证实了这种海蜗牛的外壳上确实存在不同寻常的腐蚀迹象。
同为“裸奔”者，结局却是冰火两重天
软体动物的外壳和甲壳动物的外骨骼主要由碳酸钙组成，又都直接裸露在海水中。因此当海水变酸后，它们的处境最令人优心。翼足类海蜗牛身上所发生的外壳溶解现象，则更加剧了这种担优。人们不禁开始疑惑：当海水变得更酸后，软体动物的外壳和甲壳动物的外骨骼也会出现溶解现象吗？
为了弄清这件事，科学家在实验室里进行了相关的模拟实验。他们精心设置了四种不同的二氧化碳浓度：当前环境，以及前工业时期的2倍、3倍和10倍。按照现有二氧化碳排放速率估算，前工业时期二氧化碳浓度的2倍和3倍将是在下世纪可能会达到的数。值：前工业时期二氧化碳浓度的10倍则模拟了极端环境。担负起实验重任的海洋动物，除了翼足类海蜗牛外，还有以美洲牡蛎、扇贝和蛤蚌为代表的海洋软体动物，以蓝蟹和美洲龙虾为代表的海洋甲壳类动物，以海胆为代表的海洋棘皮动物。之所以选择这些，是因为它们都是常见的海洋动物，具有典型性。
实验结果显示，在高浓度二氧化碳的环境中，最大的受害者是翼足类海蜗牛、蛤蚌和海胆，它们的外壳都出现了溶解现象：其次则是美洲牡蛎和扇贝，它们的外壳变得更薄也更脆弱了。此外，海胆幼体的发育也受到明显的影响，不但个头儿变小，还出现了大量身体不对称、不能形成骨针的畸形个体。海洋软体动物和棘皮动物陷入“全军覆没”的危机时，美洲龙虾和蓝蟹的表现却让科学家咂舌。它们的外骨骼不但没有出现溶解现象，甚至还增厚变大了。更大更厚的外骨骼更难以被掠食者击碎，这意味着在海水变酸的情况下，它们拥有了更强的防御能力。类似的情况也出现在同为甲壳动物的小虾身上。
对于某些软体动物来说是致命的海洋酸化，却成了某些甲壳动物强身健体的契机。这听起来似乎有些不可思议，却是再真实不过的事实。由此可见，海水变酸对于海洋动物的外壳和外骨骼的影响，不仅取决于组成外壳和外骨骼的碳酸钙类型，还受到其他因素的制约。以龙虾为例，它们对环境的适应能力强，能生活在pH值为5.8～9的环境中。这种酸点儿可以碱点儿也行的不挑剔性格，或许正是美洲龙虾能战胜海洋酸化的诀窍。
众所周知，珊瑚骨骼的主要化学成分是碳酸钙，并以微晶方解石集合体的形式存在。珊瑚礁群落虽然以物种丰富著名，却也是出了名的脆弱，容易因为外界环境改变而受伤。当海水变酸后，珊瑚家族的成员会步入海洋软体动物的后尘吗？
珊瑚大家族或将出现内部分裂
五彩斑斓、造型各异的珊瑚不仅美丽动人，也为众多海洋生物提供了栖息场所。要保持海洋生物的多样性，离不开健康生长的珊瑚。在海水变酸的大环境中，娇弱的珊瑚还能继续保持健康生长的态势吗？
为了弄清这个问题，日本东京的科学家对冲绳县硫黄鸟岛的周边海域进行了调查。他们之所以选择这里，是因为这里的火山活动造成了大量二氧化碳溶入海水中。除了在自然环境中的实验外，他们还进行了实验室水槽饲养实验。实验结果显示，大家的担心并非杞人优天。变酸的海水溶解了珊瑚的骨骼，但同时珊瑚大家族的某些成员也表现出了不俗的适应性。
珊瑚大家族可以分成两大阵营：以造礁珊瑚为代表的珊瑚家族和以海鸡冠为代表的软珊瑚家族。在海洋酸化的大背景下，这两个家族的临场表现大不相同：当海水pH值为8.1时，珊瑚家族的生长状态最好；当pH值为7.8时，软珊瑚家族就反败为胜。科学家预计到21世纪末海水pH值将降为7.8左右。这意味着以造礁珊瑚为代表的珊瑚家族有可能会消失，以海鸡冠为代表的软珊瑚家族则会成为珊瑚大家族的霸主。
同样是珊瑚大家族的成员，同样拥有碳酸钙组成的骨骼，为什么珊瑚家族和软珊瑚家族的表现却大不相同呢？莫非软珊瑚家族有什么压箱法宝不成？没错，软珊瑚家族的法宝就是包裹在骨骼外面的这层肉质。这层软软的肉质就像给骨骼穿上了一层防护服，隔绝了骨骼与酸性海水的直接接触。也是因此，它们抵御海水酸化的能力足足甩了“裸奔”的珊瑚家族一条街。
或许，你会认为不管珊瑚还是软珊瑚，都是珊瑚大家族的成员，谁强谁弱都没差别，只要够美丽就行。但对于在珊瑚礁群落生活的海洋生物来说，结论却恰恰相反。珊瑚好不好看无所谓，只要能为它们提供栖身之所、让它们有丰富的食物、帮它们躲避强敌就够了。以造礁珊瑚为主的珊瑚家族无疑最符合这样的要求，而以海鸡冠为主的软珊瑚家族则对此无能为力。它们不具有珊瑚家族那种复杂的骨骼，无法成为各种海洋生物的栖身之所：也没有共生藻类，无法为海洋动物提供丰富的食物。更要命的是，它们对于酸化环境的适应也不是无限制的。一旦海水pH值降至7.6以下，软珊瑚家族也将步入珊瑚家族的后尘。
科学家一直对鱼类寄予厚望。在5 500万年前，地球上也曾出现过二氧化碳浓度升高的情况。当时珊瑚受到了极大的伤害，而鱼类则表现出极强的适应力，并进一步扩大了自己的统治地位。当海水变酸的趋势无法阻挡时，或许在鱼类的身上会出现新的转机？次的光。这意味着它的视觉能力下降了10%还要多。它将更难获得食物，也更容易遭受掠食者的猎食。
当鱼类的视觉被日益酸化的海水损害时，它们的听觉是不是也无法得到幸免呢？耳石是海水鱼类用来探测声音和定位方向的重要器官。由于耳石的主要成分是碳酸钙，因此科学家一直很担心鱼类的耳石会因为海洋酸化而溶解，进而导致鱼类的失聪。可让人大跌眼镜的是，海洋酸化并没有减缓鱼类耳石形成的进程，也没有导致耳石的体积缩小。当观察鲈鱼幼鱼的耳石生长过程时，还发现它的长度增加了7%～9%，这意味着耳石变大了。
那么，耳石变大会让鱼类的听觉变得更敏锐吗？答案是否定的。在漫长的演化过程中，耳石的大小与鱼类的感知系统是配套的。耳石的形态发生了变化，与之配套的感知系统却没能及时“升级”，这就会出现“兼容”问题。这将影响鱼类对声音进行探测和对自身方向进行定位，继而影响鱼类种群之间的交流，甚至会导致鱼类种群的整体行为异常。
与成鱼相比，幼鱼因为机体的各项调节机制尚未发育完全，更容易受到海洋酸化的威胁。以鳕鱼的幼鱼为例，其在酸化的海水中生活7周器官组织就
.会受到损伤，有些伤害甚至是会致命的。同样的情况也发生在珊瑚礁鱼类的幼鱼身上。当海水中二氧化碳的含量增加后，它们的嗅觉减弱、听觉变差，无法及时察觉掠食者的存在：机动性明显减弱，以往只在夜间才会在珊瑚礁内休息，现在则白天也爱待在珊瑚礁附近。
在海洋变得越来越酸的大环境下，鱼类真的没有招架之力了吗？也并非如此。当大多数小丑鱼因为海洋酸化而变聋变瞎时，有一种小丑鱼却给人们带来了惊喜：它的幼鱼已经适应了日益增加的海水酸性。或许，这代表了鱼类未来的出路。
酸化的海水对于习惯了弱碱性海水的海洋生物来说，是一剂杀伤力很大的“毒药”。它们体液的pH值将随着海水pH值的降低而降低，这会破坏细胞原有的组织渗透压。水母的身体主要成分为水，并由内外两胚层所组成，两层间有一个很厚的中胶层，不但透明，而且有漂浮作用。当海洋酸化越演越烈时，水母会像腌萝卜那样因为失水而死吗？
过量排放的二氧化碳除了让海水变酸外，还会产生温室效应导致全球变暖。水母的发展历史告诉我们：当海洋变暖时，热带箱形水母和伊鲁坎吉水母会借机扩张它们的势力范围，而其他的水母也会或多或少有所受益。
水母对于海洋变酸表现出让人-晾讶的强大适应力。水母的势力扩张会挤压其他海洋生物的生存空间。水母的主食是以桡足类为代表的海洋浮游生物。海洋浮游生物在海水中进行垂直上下的迁移，吃掉海水表面的含碳物质，并以粪便的形式将它们固化。这些小动物为降低大气和海洋表面的二氧化碳立下了汗马功劳。此外，它们还能释放一种含硫化合物。这种物质进入大气后能帮助反射太阳光，进而降低地球表面的温度。一旦桡足类与其他浮游生物大量减少，必将加速全球变暖和海洋酸化。
桡足类是一类微小的甲壳动物，体长一般只有3毫米左右。它们不仅是水母的主食，也是很多鱼类甚至还是须鲸的主食。某些水母猎食的方法很“独”。以斑点水母为例，它们会像凝胶一样覆盖住一片水域，并产生许多能减缓浮游生物运动的泡沫，颇有大网捕捞的意味。而淡海栉水母则是另一种形式的“独”。它最多能吃掉超过体重10倍的食物，仅一天个头儿就能翻倍；它平均每天消灭的桡足类，超过了自身所需量的30%。
海水变酸，水母的“邪恶”势力得到极大扩张。大量桡足类和其他浮游生物被水母吃掉，甚至浪费掉。其他海洋动物所面临的可能是：环境越来越恶劣，食物越来越少，竞争对手（比如水母）越来越强，有时只能挨饿。再来说说挨饿的事儿，其他海洋动物怕挨饿，但是水母不怕。它们能通过表皮来吸收溶解在海水中的有机物质。更夸张的是，它们还能在细胞里“养”一些藻类。这些藻类通过光合作用给水母提供能量。与其他海洋动物相比，水母简直就像打不死的怪兽！
此外，水母的含碳粪便和黏液还深受细菌的喜爱。细菌分解这些排泄物，释放二氧化碳，从而加剧海洋酸化和全球变暖的进程。这意味着水母也能通过“释放”二氧化碳，改造海洋环境，让它更适于自己生活。
一亿年前的白垩纪与5500万年前的古新世末期，都曾出现过二氧化碳浓度升高、海洋变酸的情况。当时虽然有许多海洋生物灭绝了，但也有很多继续生存下来，甚至活得很好。由此我们可以推断，海洋酸化不会导致海洋生物的灭绝，却会让海洋生物的种类发生“优胜劣汰”：能承受高酸度环境的海洋生物得以生存，无法承受高酸度环境的海洋生物则灭绝。最终结果是物种的数量减少，区域内物种的构成也会发生变化。以美国华盛顿州附近的海岸为例，由于海洋酸化，贝类的产量急剧下降。原先以贻贝和钙化藻为主的海洋生物群开始被非钙化藻类和不需要构建外壳的无脊椎动物所取代。
当海水变酸的大势无法改变时，作为海洋动物能做的就只有“进化”一途。物竞天择，适者生存，在任何时候都适用。
